인간을 왜 '별의 먼지'라고 하는가
황량한 우주가 복잡한 유기분자를 스스로 만들었다면 어떻게든 지구 생명체 탄생에 기여하지 않았을까. 이 비밀을 풀 열쇠들이 지금 이 순간에도 머리 위로 쏟아져 내리고 있다. 지구에는 연간 약 4만t(톤)의 우주먼지가 떨어진다. 한반도는 바다를 포함한 지구 전체 면적의 0.019% 정도를 차지하니, 매년 약 7.6t의 우주먼지가 내려앉는다. 물론 태양계가 형성되고 수억 년 동안은 지금보다 훨씬 많은 우주먼지가 지구로 쏟아져 들어왔을 것이다. 이런 우주먼지가 생명체 탄생에 씨앗이 됐다면, 결국 우리 모두는 별의 먼지다.(p57)
우주에 우리만 있을까
외계생명체는 존재할까. 이 질문에 대부분의 천문학자들은 아마도 '그렇다'고 대답할 것이다. 우주는 우리가 상상하는 것보다 훨씬 더 광활하기 때문이다. 오죽하면 '코스모스'의 저자로 유명한 천문학자 칼 세이건은 이렇게 말했을까. "이 우주에서 지구에만 생명체가 존재한다면 엄청난 공간의 낭비다." 실제로 우리은하에는 태양과 같은 별이 최소 1000억 개 정도 있다. 그리고 우주에는 우리은하와 같은 은하가 또 2조 개 가량 있다.비유하자면 우주에 있는 별의 개수가 지구의 해변에 있는 모든 모래 알갱이들의 숫자만큼 된다고 할 때 태양계는 모래알 한 개에 해당한다.(p59)
실제로 호주 플린더스대 연구팀이 태양에서 가장 가까운 항성인 프록시마 켄타우리 같은 적색왜성 주변 행성의 생명체를 상상한 모습을 보면, 피부는 투명한데 등껍질만 갑옷처럼 딱딱하다. SF영화에 자주 나오는 몸통에 머리, 팔, 다리가 달려 있는 모습과는 거리가 멀다. 물론 SF의 외계인이 지구와 크게 다르지 않은 환경에서 진화했다면 전혀 이해 못할 콘셉트는 아니다. '수렴진화' 이론이라고 해서, 서로 관련이 없는 생물도 비슷한 환경에 적응하면 비슷한 모습으로 변하는 현상이 있기 때문이다. 외계생명체라도 하늘을 날기 위해 날개를, 빛을 감지하기 위해 눈을 이용할 수 있다. 그 외에는 모두 상상의 영역이다.(p62)
외계행성에서는 탄소와 같은 족에 있는 규소로 이뤄진 생명체가 살 수도 있다. 규소는 탄소에 비해 결합력이 더 강하니까 외계 생명체의 몸이 좀 더 단단하고 뻣뻣하지 않을까. 외계생명체를 찾는 또 하나의 중요한 방법은 외계생명체가 보낸 신호를 수신하는 방법이다.(p62)
태양에서 가장 가까운 별까지도 거리가 4.24광년(1광년은 빛의 속도로 1년을 가야하는 거리)이다. 고도의 과학 문명을 지닌 외계생명체가 웜홀 같은 뒤틀린 시공간을 이용해 왔을 수도 있으나, 그 정도의 비용과 노력을 들여 온 것치고는 활동과 성과가 너무 없다. 그렇다고 그들과 접촉하는 것이 아예 불가능하다는 뜻은 아니다. 인간과 비슷한 수준의 문명을 가진 외계생명체라면 어떤 식으로든 통신을 할 테고, 이는 의도했든 의도하지 않았든 행성 밖으로 튀어나가는 전파를 만들 것이다.(p64)
우주의 빈자리는 무엇으로 차있는가
원자는 전자와 원자핵으로 나뉘고, 원자핵은 다시 중성자와 양성자로 나뉜다. 그리고 과학에 좀 더 관심이 있는 사람들은 한 단계 더 들어가 표준모형의 소립자들로 설명을 이어간다. 쿼크, 렙톤 같은 소립자가 만물의 근원이고(가령 쿼크는 중성자와 양성자를 만드는 재료이고, 렙톤은 전자와 그 형제들을 포함한다), 이것들의 상호작용으로 물질의 성질과 현상을 설명할 수 있다. 그런데 이런 표준모형으로도 우주의 5%밖에는 설명할 수 없다. 나머지 95%는 아직 정체가 밝혀지지 않았기 때문이다. 그중 암흑물질(Dark matter)이 약 27%, 암흑에너지(Dark energy)가 약 68%를 차지한다. 암흑물질이 일반물질보다 대략 5배나 많은 셈이다.(p67)
암흑물질은 검은색이 아니다. '암흑'이라는 수식어는 이것이 빛을 내지 않고, 빛을 내는 물질과 반응하지도 않는 미지의 물질이라는 데서 비롯됐다. 덕분에 암흑물질은 연구하기가 매우 어렵다. 중력 효과로 추론만 가능하다.(p67)
가장 큰 지지를 얻는 후보는 약하게 상호작용하는 무거운 입자라는 뜻의 윔프(WIMP˙Weakly Interacting Massive Particle)다. 수소보다 무거운 입자로, 초기 우주에서 속도가 느려 쉽게 중력으로 뭉치고 다른 물질들이 뭉치는 것을 방해하지도 않는 물질이다. 현재 전 세계의 10여 개 연구팀이 윔프 연구에 매진하고 있다. 대표적으로 스위스 제네바에 있는 유럽입자물리연구소(CERN)는 거대강입자가속기(LHC)를 이용해 입자들을 강하게 충돌시킬 때 윔프가 만들어지는지 실험하고 있다.(p68~69)
윔프, 액시온, 비활성 중성미자. 아직 관측에 성공한 입자는 하나도 없다. 이중 과연 무엇이 암흑물질의 정체일까. 암흑물질의 종류는 한 가지일까. 지배적이지만 불가사의한 암흑물질을 최초로 발견하려는 전 세계 과학자들의 경쟁은 지금 이 순간에도 치열하다.(p69)
우리는 어디서 왔는가
(p95)
우리는 어디에 있는가
원시태양이 더 이상의 수축을 멈추고 안정된 상태로 접어들면서, 항성풍을 발산해 주변의 가스들을 날려 보냈고, 태양과 행성들 사이에 텅 빈 공간만 남게 됐다. 비로소 태양계가 완성된 것이다.(p103)
우리는 어디로 가는가
우주 동결
(p107)
우주 분해
(p109)
우주 수축
(p111)